QoS保障的基站節(jié)能機(jī)制研究.pdf

1、隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，無(wú)線業(yè)務(wù)出現(xiàn)爆炸性增長(zhǎng)。這種增長(zhǎng)不僅體現(xiàn)在數(shù)據(jù)量的增加，也體現(xiàn)在業(yè)務(wù)種類(lèi)和QoS需求的多樣性變化。為了滿(mǎn)足業(yè)務(wù)需求、提升網(wǎng)絡(luò)容量，需要從傳輸技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)兩個(gè)方面進(jìn)行下一代無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。先進(jìn)的物理層技術(shù)，如OFDM、MIMO，在增大頻譜效率的同時(shí)，帶來(lái)了更大的能量開(kāi)銷(xiāo)。未來(lái)網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)密集化、異構(gòu)化不僅增加站點(diǎn)數(shù)目、增加耗能，還提升網(wǎng)絡(luò)干擾強(qiáng)度，降低了整網(wǎng)的能量效率。為了降低能量開(kāi)銷(xiāo)，減少碳排放，需要在保證業(yè)務(wù)需求的前

2、提下對(duì)基站進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)。
　　本文先從業(yè)務(wù)QoS的表征參數(shù)出發(fā)，將時(shí)延作為最重要的QoS影響因素，并按照業(yè)務(wù)的時(shí)延要求，將業(yè)務(wù)分為嚴(yán)格時(shí)延約束和時(shí)延容忍兩大類(lèi)。針對(duì)這兩類(lèi)業(yè)務(wù)，分別從鏈路級(jí)角度設(shè)計(jì)時(shí)延保障的節(jié)能調(diào)度器，并考慮實(shí)際多小區(qū)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)分層調(diào)度器，在保證時(shí)延要求的前提下最小化基站耗能，并協(xié)調(diào)相鄰小區(qū)間休眠子幀，以降低網(wǎng)絡(luò)間干擾。所有的這些研究都是基于實(shí)際的功耗模型進(jìn)行的。由于基站功耗模型非連續(xù)，調(diào)度問(wèn)題在多數(shù)場(chǎng)景下沒(méi)有最優(yōu)

3、解。
　　本文研究了嚴(yán)格時(shí)延約束業(yè)務(wù)的高能效調(diào)度策略。首先針對(duì)AWGN信道，研究如何在給定時(shí)間內(nèi)傳輸不同時(shí)延要求的數(shù)據(jù)包使得系統(tǒng)所需的能量最小的問(wèn)題，利用擬凸優(yōu)化提出了低復(fù)雜度最優(yōu)傳輸速率和休眠控制策略，在此基礎(chǔ)上，提出因果系統(tǒng)的高能效傳輸調(diào)度器設(shè)計(jì);進(jìn)一步需要考慮衰落信道下存在信道估計(jì)耗能時(shí)的數(shù)據(jù)包級(jí)能效最優(yōu)傳輸控制和調(diào)度策略，通過(guò)聯(lián)合考慮信道的統(tǒng)計(jì)特性、導(dǎo)頻耗能和數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度，提出包含剩余時(shí)間項(xiàng)、信道相關(guān)項(xiàng)和能量相關(guān)項(xiàng)的次優(yōu)調(diào)度

4、算法進(jìn)行能效資源調(diào)度。
　　本文針對(duì)時(shí)延容忍業(yè)務(wù)進(jìn)行能效傳輸設(shè)計(jì)，提出兩種休眠策略并利用排隊(duì)論中帶休假的M/G/1模型，計(jì)算出不同休眠控制策略下的能耗和業(yè)務(wù)平均時(shí)延的閉式表達(dá)，利用凸優(yōu)化理論和拉格朗日乘子法對(duì)問(wèn)題進(jìn)行迭代求解，并提出給定拉格朗日乘子下的迭代凸搜索的最優(yōu)功率分配和休眠控制算法;在多用戶(hù)場(chǎng)景下，分析ARQ對(duì)時(shí)延影響，依據(jù)業(yè)務(wù)的統(tǒng)計(jì)特性建立優(yōu)化問(wèn)題，利用組合優(yōu)化理論進(jìn)行能效資源分配，在保證業(yè)務(wù)平均時(shí)延要求下最大化系統(tǒng)能效

5、。
　　本文最后研究實(shí)際多小區(qū)中滿(mǎn)足用戶(hù)QoS需求的子幀級(jí)協(xié)調(diào)休眠調(diào)度策略，提出兩層調(diào)度器模型，利用線性控制理論設(shè)計(jì)上層調(diào)度器的等效濾波器，為每幀分配數(shù)據(jù)以保證QoS，底層進(jìn)行高能效資源分配;先針對(duì)單用戶(hù)，將活躍子幀連續(xù)化，利用擬凸優(yōu)化證明問(wèn)題存在最優(yōu)解，通過(guò)迭代搜索求得最優(yōu)功率和休眠子幀數(shù)目;然后考慮多用戶(hù)系統(tǒng)，利用時(shí)間共享?xiàng)l件和擬凸優(yōu)化可以獲得休眠子幀數(shù)目，利用邊緣自適應(yīng)算法分配子信道、功率;最后對(duì)于多小區(qū)，依據(jù)單小區(qū)的資源分